Ava peamenüü

Muudatused

P
resümee puudub
Lihtne näide plasma võnkumiste kohta on elektrivälja paigutatud [[metall]]ist osake. Olgu [[elektriväli]] suunatud paremale, seega vabad elektronid on liikunud vasakule, et tasakaalustada [[Elektriväli|elektrivälja]]. Kui elektriväli kaob, hakkavad elektronid paremale liikuma omavahelise tõukumise ja positiivsete [[ioon]]idega tõmbumise tõttu. Elektronid hakkavad võnkuma edasi-tagasi positiivsete tuumade suhtes, kuni kogu energia on vastastikmõju tõttu hajunud. Plasmonid on sellise võnkumise kvandid. Enamik plasmonite omadusi on kirjeldatavad [[Maxwelli võrrandid|Maxwelli võrranditega]].<ref>{{cite book |last=Maier |first=S.A |year=2007 |title=Plasmonics: Fundamentals and Applications |pages=5}}</ref>
 
'''Pinnaplasmoniteks''' nimetatakse valgusega tugevas vastastikmõjus olevaid plasmoneid. Need tekivad kahe keskkonna kokkupuutepinnal, kus [[suhteline dielektriline läbitavus]] muudab märki. Näiteks metalli ja [[dielektrik]]u vahelisel pinnal. Pinnaplasmonitel on madalam energia kui [[ruumiplasmon]]itel ehk [[elektrongaas]]i pikivõnkumisel positiivsete tuumade suhtes. Sidestumisel footoniga tekib [[polariton]]. See levib mööda kahe keskkonna kokkupuutepinda seni, kuni selle energia neeldub või kiiratakse.
 
Pinnaplasmoneid ennustas kõige esimesena R. H. Ritchie [[1957]]. aastal.<ref>{{cite journal |last=Ritchie |first=R. H. |month=Juuni |year=1957 |title= Plasma Losses by Fast Electrons in Thin Films |journal=[[Physical Review]] |volume=106 |issue=5 |pages=874–881 |doi=10.1103/PhysRev.106.874|bibcode = 1957PhRv..106..874R }}</ref> Paljud teadlased tegelesid järgnevatel aastakümnetel pinnaplasmonitega, neist silmapaistvamad olid Heinz Raether, E. Kretschmann ja A. Otto.
[[Pilt:350px-Prisma sidestus.png|pisi|350px |Joonis 1: (a) Kretschmann ja (b) Otto seadistus. Pinnaplasmonite ergastamine toimub valguse [[Täielik sisepeegeldumine|täieliku sisepeegeldumise]] tingimustes. Mõlema seadistuse korral tekkivad pinnaplasmonid metall-dielektriku pinnale.]]
 
Plasmoonika kui uurimisvaldkonna tähtsusest annab märku üha suurenev publikatsioonide arv. Plasmonefektid on laialdases kasutuses [[biokeemia]]s ([[andur]]id) ja [[spektroskoopia]]s. Lisaks võimaldavad plasmonid ühendada elektri- ja valgus[[signaal]]i omadused. [[Elektrisignaal]]il põhinevaid skeeme on küll võimalik teha väga väikeseks, aga signaali [[sagedus]]t 1 GHz oluliselt suuremaks teha ei saa. [[Andmeside]]es kasutataksegi [[optiline kaabel|optilisi kaableid]], mis võimaldavad palju suuremaid sagedusi, seega ka suuremaid [[andmemaht]]e. Väikeste optiliste skeemide tegemisel tuleb kiiresti vastu [[difraktsioon]]ipiir, skeemi suurust piirab valguse [[lainepikkus]]. Probleemi üheks lahenduseks on plasmonid, mis ühildabühitab elektriskeemide väiksuse ja optiliste liideste kiiruse. Tänu väga väikestele lainepikkustele on võimalik plasmoneid kasutada suure lahutusvõimega [[mikroskoop]]ide ehitamisel.
 
Siiamaani on üheks probleemiks olnud pinnaplasmonite väike levikukaugus energia [[neeldumine|neeldumise]] ja [[kiirgus|kiirgamise]] tõttu. Selle probleemi peaks lahendama [[SPASER]]<ref>[http://www.nature.com/nphoton/journal/v2/n6/full/nphoton.2008.85.html Spasers explained], Mark I. Stockman, ''Nature Photonics, 2, June, 327, (2008)''</ref>, mis on nagu [[laser]] [[optika]]s, stimuleeritud [[Koherentsed lained|koherentsete]] pinnaplasmonite allikas.
: <math>E= E_{0}\exp[i(k_{x} x + k_{z} z -\omega t)]\,</math>,
 
kus ''k'' on [[lainearv]] ja ω on [[ringsagedus]]. Vaatleme kahe keskkonna kokkupuutepinda, kus materjalide suhtelised dielektrilised läbitavused on vastavalt ''ε<sub>1</sub>'' and ''ε<sub>2</sub>'' (vaata joonis 2). Lahendades antud kokkupuutepinnal [[Maxwelli võrrandid]] koos vastavate pidevuse- ja ääretingimustega saame lahenditeks <ref name="Raether">{{cite book |last =Raether Raether|first =Heinz Heinz|year =1988 1988|title = Surface Plasmons on Smooth and Rough Surfaces and on Gratings |location = New York |publisher = Springer-Verlag |isbn = 0-387-17363-3| series = Springer Tracts in Modern Physics '''111'''}} (Germany: ISBN 3-540-17363-3)</ref><ref name="M.G. Cottam">{{cite book |last=Cottam |first=Michael G. |year=1989 |title=Introduction to Surface and Superlattice Excitations |location=New York |publisher=Cambridge University Press |isbn=10-0521321549}} (Germany: ISBN 10-0521321549)</ref>
:<math>\frac{k_{z1}}{\varepsilon_1} + \frac{k_{z2}}{\varepsilon_2} = 0 </math>